JP2023553397A - 無人空中ビークル用の操縦可能な従属ビークル - Google Patents

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Abstract

空中位置から製品を配送する為の配送デバイスは、ペイロード保持領域を規定する本体を含む。配送デバイスは、本体を主ビークルに結合するように構成されたカップリング機構を更に含んでもよい。配送デバイスは、本体の飛行特性を変更するように構成された制御機能部を更に含んでもよい。製品を配送する為の方法は、第1の無人空中ビークルを配送場所の閾値距離内に位置決めするステップを含んでもよい。方法は、第1の無人空中ビークルが閾値距離内に入ると、第2の無人ビークルを第1の無人空中ビークルから解放するステップを更に含んでもよい。方法は、第2の無人ビークルを配送場所に到達させるステップを更に含んでもよい。方法は、配送機構を作動させて、第2の無人ビークルから製品を解放して、製品を配送場所に配送するステップを更に含んでもよい。【選択図】図4B

Description

(関連出願の相互参照)
本願は、「無人空中ビークル配送システム(UNMANNED AERIAL VEHICLE DELIVERY SYSTEM)」というタイトルの2020年12月2日出願の米国仮特許出願第63/120,621号、「自律型ビークル配送システム(AUTONOMOUS VEHICLE DELIVERY SYSTEM)」というタイトルの2021年2月24日出願の米国仮特許出願第63/153,203号、及び「自律型ビークル配送システム(AUTONOMOUS VEHICLE DELIVERY SYSTEM)」というタイトルの2021年2月24日出願の米国仮特許出願第63/153,282号への優先権を主張するものであり、上記特許出願は夫々、全体が、あらゆる目的の為に参照により本明細書に組み込まれる。
記載された実施例は、一般に、無人空中ビークル、及びその制御のシステム及び方法に関する。
無人空中ビークル(UAV)は、小荷物配送ビークルとしての使用が増加している。UAVは、回転翼機(例えば、ヘリコプター、クアドローター等)、並びに固定翼機等の多くの形態を取る。UAVは又、異なる程度の自律性向けに構成されてもよく、様々な複雑さを有してもよい。小荷物は、ドロップ場所又は他の配送場所で配送する為にUAVに積載される場合がある。荷物(複数可)が配送されると、UAVは、追加の荷物(複数可)を受け取る為に、1つ又は複数の積載場所に戻ってもよい。従来のシステムは、UAVを受容したり着陸させたりする為のシステムや構造が無い可能性のある既存の住宅地、商業地、及び/又は工業地にペイロード又は小荷物を配送するには特に不向きであり得る。例えば、UAVを着陸させずに、及び/又は専用施設無しで、密集した都市環境における正確な配送目標地等の正確な配送目標地にペイロードを配送することは非現実的である場合があり、それによって従来のシステムでのUAVベースの配送の採用が限定される。更に、従来のUAVを着陸させることは、より小型のUAVを必要とする場合があり、これにより、配送半径が減少する場合がある。場合によっては、従来のUAVの着陸は、UAVの多数の可動部分に鑑み、地上の人や財産に危険をもたらす可能性がある。更に、従来のUAVを着陸させるには、UAVを完全に停止させる必要がある為、配送時間が実質的に長くなる可能性がある。このように、UAVを使用したペイロード配送を改善するシステム及び技術が必要とされている。
本発明の実施例は、無人空中ビークル用の操縦可能な従属ビークル及び操作方法を対象とする。
一例では、製品を配送する為の方法が開示される。方法は、第1の無人空中ビークルを配送場所の閾値距離内に位置決めするステップを含む。方法は、第1の無人空中ビークルが閾値距離内に入ると、第2の無人ビークルを第1の無人空中ビークルから解放するステップを更に含む。方法は、第2の無人ビークルを配送場所に到達させるステップを更に含む。方法は、配送機構を起動させて、第2の無人ビークルから製品を解放して、製品を配送場所に配送するステップを更に含む。
別の例では、第2の無人ビークルを配送場所に到達させるステップは、前記第2の無人ビークルを能動的に操縦することを更に含み得る。前記第2の無人ビークルを能動的に操縦することは、前記第1の無人ビークルの位置、速度、又は方位の内の少なくとも1つを変化させることによって、前記第2の無人ビークルの位置、速度、又は方位の内の少なくとも1つを変化させることを含み得る。前記第2の無人ビークルを能動的に操縦するステップは、前記第2の無人ビークル上の操縦機構を作動させて前記第2の無人ビークルの位置、速度、又は方位を直接変化させることを更に含み得る。前記操縦機構は、前記第2の無人ビークルに結合された少なくとも1つのスラスタを含んでもよい。
別の例では、前記第2の無人ビークルを配送場所に到達させるステップは、前記配送場所の風特性又は前記配送場所に対する前記第1の無人空中ビークルの位置の内の少なくとも1つに基づいて、前記第1の無人空中ビークルからの前記第2の無人ビークルの一旦の解放を、選択的に時機調整することを更に含み得る。
別の例では、前記第2の無人ビークルは前記第1の無人空中ビークルに結合されてもよい。例えば、前記第2の無人ビークルは、機械式接続を介して前記第1の無人空中ビークルに解放可能に結合されてもよい。
別の例では、方法は更に、前記製品が配送された後で、前記第2の無人ビークルを前記第1の無人空中ビークルに引き戻すことを含み得る。更に、前記第2の無人ビークルを前記第1の無人空中ビークル内に位置決めするステップは、リトラクション機構を操作して、前記第2の無人ビークルを前記第1の無人空中ビークル内の区画に物理的に誘導することを含み得る。
別の例では、前記第2の無人ビークルは、前記第1の無人空中ビークルによって、且つ前記第1の無人空中ビークルに対して操縦可能であってもよい。場合によっては、方法は、前記配送場所において、又は前記配送場所に隣接する地表面に沿って、前記第2の無人ビークルを解放するステップと、前記第2の無人ビークルを前記地表面上で或る距離分移動させるステップを更に含み得る。
別の例では、空中位置から製品を配送する為の配送デバイスが開示される。前記配送デバイスは、ペイロード保持領域を規定する本体を含み得る。前記配送デバイスは、前記本体を主ビークルに結合するように構成されたカップリング機構を更に含み得る。前記配送デバイスは、前記本体の飛行特性を変更するように構成された制御機能部を含んでもよい。
別の例では、前記本体は、前記ペイロード保持領域を覆う配送カバーを更に含んでもよい。前記配送カバーの閉位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス不能であり得る。更に、前記配送カバーの開位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス可能であり得る。更に、前記本体は、前記ペイロード保持領域を覆う積載カバーを含んでいてもよい。この点で、前記積載カバーの閉位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス不能であってもよく、前記積載カバーの開位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス可能である。場合によっては、前記積載カバーは、前記本体の外面の積載口上に延在してもよく、前記配送カバーは、積載口の反対側の前記本体の外面の配送口上に延在し、前記配送口は前記積載口よりも大きい。
別の例では、前記配送デバイスは、前記本体の少なくとも一部の周囲に延在するバンパーを更に含み得る。前記バンパーは、前記本体の少なくとも一部によって経験される衝撃力を低減し得る。前記配送デバイスは、前記操縦機構及び前記主ビークルと電気的に通信するコントローラを更に含んでもよい。前記コントローラは、前記操縦機構を作動させ制御してもよい。
別の例では、前記カップリング機構は、前記主ビークルによって前記カップリング機構に及ぼされる力に応答して前記本体を操作するように構成されてもよい。前記カップリング機構は、前記主ビークルの動きに基づいて前記本体を導くように作用してもよい。
別の例では、システムが開示される。前記システムは主無人空中ビークルを含む。前記システムは、前記主無人空中ビークルに結合された従属無人空中ビークルを更に含んでもよい。前記主無人空中ビークルは、前記従属無人空中ビークルのマクロ位置を調整するように構成されてもよい。前記従属無人空中ビークルは、前記マクロ位置とは別に前記従属無人空中ビークルのミクロ位置を調整するように構成されてもよい。
別の例では、前記主無人空中ビークルは、前記従属無人空中ビークル上の機械的カップリングに加えられる力に変換する飛行特性の変化を生成することによって、前記従属無人空中ビークルのマクロ位置を操作してもよい。
別の例では、前記従属無人空中ビークルは、前記従属無人空中ビークルの速度又は方位を変更する為の操縦機構を含んでもよい。更に、前記システムは、前記主無人空中ビークルを前記従属無人空中ビークルに機械的にカップリングするテザーを含み得る。前記従属無人空中ビークルは、前記テザーを介して前記主無人空中ビークルと電子的及び/又は通信的に結合されてもよい。前記テザーは、前記従属無人空中ビークルとの多点アタッチメントを規定するブライドルを更に含み得る。
上述の例示的な態様及び実施例に加え、更なる態様及び実施例は、図面を参照し、以下の説明を検討することによって明らかになるであろう。
オリジンから初期配送場所までの経路で顧客デバイスと通信する主ビークル及び二次ビークルを含む例示的な自律型ビークルシステムの図である。 例示的な主ビークル及び二次ビークルの模式図である。 図1の主ビークル及び二次ビークルの例示的な飛行経路を示す図である。 従属UAVが主UAVによって受容されている第1の構成における主無人空中ビークル(UAV)及び従属無人空中ビークル(UAV)を含む別の例示的なシステムを描写する図である。 従属UAVが主UAVから展開されている第2の構成における図4Aの主UAV及び従属UAVを描写する図である。 第2の構成における図4Aの主UAV及び従属UAVの下側を描写する図である。 第3の構成における図4Aの主UAV及び従属UAVを描写する図である。 第4の構成における図4Aの主UAV及び従属UAVを描写する図である。 図4Aの従属UAVの正面等角図である。 図4Aの従属UAVの後方等角図である。 図4Aの従属UAVの底面図である。 図6の線8-8に沿って取った図4Aの従属UAVの断面図である。 図5の線9-9に沿って取った図4Aの従属UAVの断面図である。 積載構成で、積載カバーが開いて示されている、図5の従属UAVを描写した図である。 配送構成で、配送カバーが開いた状態で示されている図5の従属UAVを描写した図である。 ペイロードを配送する為の方法の流れ図である。 主ビークル及び二次ビークルを含む例示的なAVシステムによるペイロードの配送の為のステップの流れ図である。 主ビークル及び二次ビークルを含むAVによるペイロードの配送の為のドロップ場所を選択する為のユーザインターフェースの例を示す図である。 本明細書に記載の実施例における種々の実施形態を実装する例示的なコンピュータシステムの模式図である。
以下の説明は、本開示の様々な要素を具現化するサンプルシステム、方法、及び装置を含む。しかしながら、記載された開示は、本明細書に記載のものに加えて、様々な形態で実施され得ることを理解されたい。
以下の開示は、一般に、無人空中ビークル(UAV)用の従属ビークル(本明細書では第2又は二次無人ビークルとも呼ばれる)、及び関連するシステム及び使用方法に関する。従属ビークルは、自律的又は半自律的な方法で操作される実質的に任意のタイプのビークルであってよい。従属ビークルの動作は、主UAV等のUAVに依存してもよい。例えば、従属ビークルは、主UAVが空中に留まることに依存して、又はそれに基づき、空中に留まり得る従属UAVであってよい。同様に、従属UAVは、飛行経路を実行し、及び/又はより一般的には、主UAVの飛行経路及び動きに依存し、又はそれに基づき、移動してもよい。更に、従属UAVは、従属UAV及び/又は主UAVの一方又は両方に関連する様々な操縦機構(例えば、スラスタ、慣性ホイール等)及びカップリング機構(例えば、テザー、ウインチ等)を使用して、主UAVに対して移動してもよい。付加的に又は代替的に、従属ビークルは、地表に沿って移動するように構成されてもよい。地表に沿った従属ビークルの動作は、部分的に、主UAVの動作に依存してもよく、例えば、主UAVが従属UAVを地上又は配送場所に到達させることに依存してもよい。
従属UAVと主UAVは集合的にUAVシステムを定義し得る。大まかに言えば、主UAVは、ペイロード受け取り場所(例えば、小売、商業、工業、又は他のサイト)とペイロードドロップ場所(例えば、取り分け、住宅又は商業住所)との間を移動するように構成され得る。主UAVは、従属UAVをペイロードドロップ場所まで運ぶか又は支援し、ペイロードドロップ場所又はその付近で従属UAVを解放してもよい。従属UAVは、ペイロード又は小荷物に結合され、及び/又はペイロード又は小荷物を保持し、主UAVと宛先ドロップ目標地の間を移動するように構成され得る。宛先ドロップ目標地で、又はその近くで、従属UAVは、顧客によるその後の回収又はアクセスの為に、ペイロード又は小荷物を解放するか、或いはそれへのアクセスを許可してもよい。
動作中、主UAVと従属UAVは協働して、ペイロードを配送目標地又は場所に配送してもよい。例えば、主UAVから解放されると、従属UAVを、配送場所に到達させてもよい。例えば、従属UAVは、配送場所に向かって操縦又は航行されてもよい。一実施態様では、主UAVは、例えば、従属UAVに加えられる力に変換される飛行特性の変化を生成することによって、従属UAVのマクロ位置を調整するように構成されてもよい。付加的又は代替的に、従属UAVは、例えば、従属無人空中ビークルの速度又は方位を変更することによって、従属UAVのミクロ位置を調整するように構成されてもよい。このように従属UAVの動きを制御することにより、従属UAVを配送場所に向けてより微細に調整又は正確に制御することを可能にし得る。付加的に又は代替的に、本明細書で説明するように、主UAVの風速及び/又は位置に基づいて主UAVからの従属UAVの解放を時機調整することによって、従属UAVを配送場所に到達させてもよい。すると、従属UAVは、木、電線、ポーチ、歩行者、日よけ等、ペイロードの配送を妨げるような障害物の度合いが高い配送場所に到達することが可能になり得る。例えば、主UAV及び従属UAVは、広範に協働して、従属UAVをそのような障害物の周りで操縦し、それによって、従属UAVが到達し得る潜在的配送場所を増加させ得る。
UAVシステムは、様々なタイプ、構造、推進方法等の主UAV及び従属UAVを含み得る。限定はしないが、主UAVは、回転翼機(例えば、ヘリコプター、クアドローター等)、並びに固定翼機を含み得る。従属UAVは、従属UAVを主UAVに物理的に取り付けることを可能にし、又そこにペイロードを積載、格納及び解放することを可能にするコンポーネント及びサブアセンブリの集合体を含み得る。一実装態様では、従属UAVは、ペイロードを受容するように構成されたペイロード容量を規定する本体を含む。ペイロードは、カバー、扉、トラップ等を介して本体内に進入させることができる。同様に、ペイロードは、別のカバー、扉、及び/又はトラップ等の別の機構を介して、ペイロード容量から配送する為に解放されてもよい。従属UAVは、従属UAVを主UAVに物理的に、任意で電気的又は通信的に結合するカップリング機構又はテザーを含み得る。カップリング機構は又、例えば、主UAVのマクロ調整がカップリング機構又はテザーを用いて従属UAVを牽引したり押したりするにつれ、従属UAVの操縦を容易にし得る。付加的又は代替的に、従属UAVは、従属UAVを動かし、ミクロ調整を引き起こす為のスラスタ、慣性ホイール等を含み得る。他の実装態様では、従属UAVは、ミクロ位置を調整する為のスラスタ又は他の機能を従属UAVが含まない配置を含む、他のシステム及びサブアセンブリを含み得る。従属UAVは、主UAVが従来の運転による配送よりも長い範囲を有することを可能にする為に使用され得る。例えば、主UAVが配送サイトに着陸する必要が無いこともあって、主UAVは、主UAV自体が配送サイトに着陸した場合に可能であるよりも、より大きく、より堅牢であり、及び/又はより長い範囲を有し得る。
図面を参照すると、図1は、ネットワーク110を介して顧客デバイス108及びオリジン106と通信する主ビークル102及び二次ビークル104を含む例示的なUAVシステム100を示す。
主ビークル102は、商品を消費者に配送する為の二次ビークル104を保持する為のペイロード容量を有する様々な自律型空中ビークルによって実施され得る。例えば、一実施形態では、主ビークル102は、長距離飛行に最適化された冗長推進システムを有する固定翼機である。別の実施形態では、主ビークル102は、クワッドロータ空中ビークルを使用して実装される。他の実施形態では、主ビークル102は、ハイブリッド固定翼機、水平及び垂直モータを含む固定翼機、グライダー、ヘリコプター、又は他の空中ビークルによって実装され得る。主ビークル102は、飛行計画を実行し、二次ビークル104と通信してペイロードをドロップ場所に配送する為の様々なハードウェア及びソフトウェアコンポーネントを含み得る。
二次ビークル104は、商品を消費者に配送する為のペイロード容量を有する様々な自律型空中ビークルによって実装されてもよい。例えば、一実施形態では、二次ビークル104は、二次ビークル104の正確な操縦の為に水平及び垂直モータを使用する航空機によって実装される。他の実施形態では、二次ビークル104は、固定翼機、ハイブリッド固定翼機、クワッドロータ機、グライダー、ヘリコプター、又は他の航空機によって実装され得る。二次ビークル104は、主ビークル102から配送又はドロップ場所まで操縦し、主ビークル102と通信し、ペイロードをドロップ場所に配送する為の他の機能を実行する為の様々なハードウェア及びソフトウェアコンポーネントを含み得る。
UAVシステム100は、ネットワーク110を介して、オリジン106、顧客デバイス108、及び他のデバイスと通信してもよい。様々な実施形態において、ネットワーク110は、超高周波(VHF)帯、衛星通信、及びセルラー通信等の様々な無線周波数帯によって実施されてもよい。ネットワーク110の様々な部分は、インターネット、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、及び/又は他のネットワークを使用して実装されてもよい。従来のデータネットワーキングプロトコルに加えて、幾つかの実施形態では、近距離無線通信(NFC)、Bluetooth、セルラー接続等を含むプロトコル及び/又は標準に従ってデータが通信されてもよい。更に、UAVシステム100は、異なるネットワークを用いて異なるデバイスと通信してもよい。例えば、UAVシステム100は、VHF帯を使用してオリジン106と通信し、セルラーデータネットワークを使用して顧客デバイス108と通信してもよい。
UAVシステム100は、オリジン106から移動してもよい。オリジン106は、例えば、倉庫、流通センター、小売場所、又はUAVシステム100の離陸を容易にし、UAVシステム100がペイロード(例えば、注文品)を受け取ることができる他の固定又は移動施設であってよい。幾つかの実装態様では、複数の流通センターが流通ネットワークを形成してもよく、UAVシステム100は、ネットワーク内の何れの流通センターから離陸、着陸しても、及び/又は何れのセンター間で飛行してもよい。例えば、流通ネットワークは、小売業者の地域流通センターと、流通センターによって提供される小売業者の小売店ロケーションとを含み得る。オリジン106及び任意の流通センターは、UAVシステム100の為の離陸プラットフォーム及び着陸プラットフォーム等の専用インフラストラクチャを含み得る。
顧客デバイス108は、UAVシステム100によって履行される発注を行う為にオリジン106と通信してもよい。幾つかの実装態様では、顧客デバイス108は、UAVシステム100が注文品を配送する際に、UAVシステム100と通信してもよい。例えば、顧客デバイス108は、ドロップ場所をUAVシステム100に通信してもよく、或いは、二次ビークル104が主ビークル102から展開された後に、二次ビークル104と通信してもよい。顧客デバイス108は、例えば、パーソナルコンピューティングデバイスであってもよい。幾つかの実施形態では、顧客デバイス108は、消費者がUAVシステム100による配送中に注文を追跡及び/又は更新することを可能にするスマートフォン又はタブレットである。
図2は、特定の実施形態によるUAVシステム100の模式図である。UAVシステム100は、主ビークル102と、テザー112によって主ビークル102に接続され得る二次ビークル104とを含む。テザー112は、主ビークル102と二次ビークル104とを機械的、電気的、及び/又は通信的に結合するように動作してもよい。主ビークル102は制御システム114を含み、二次ビークル104は制御システム116を含む。制御システム114及び制御システム116の一部として示されたコンポーネントは例示的なものであり、幾つかの実装態様では異なることがある。例えば、幾つかの実装態様では、二次ビークル104の為の経路計画及びペイロード管理は、主ビークル102の制御システム114で実装されてもよい。
主ビークル102は、一般に、本体146と推進部148と翼156とを含む。本体146は、二次ビークル104を支持又は保持するように構成され得る。翼156は、本体146に接続されてもよく、幾つかの実装態様では、第1の翼セグメントと第2の翼セグメントとを含んでもよい。推進システム148は、主ビークル102の前方移動を誘導するように構成されてもよく、幾つかの実装態様では、複数のロータアセンブリを含んでもよい。例えば、第1のロータアセンブリは翼156に関連付けられ、第2のロータアセンブリは主ビークル102の尾部に関連付けられてもよい。幾つかの実装態様では、主ビークル102のロータアセンブリは、主ビークル102のホバリング動作も実行するように構成されてもよい。例えば、ロータアセンブリは、主ビークル102の前方移動に最適化された第1の構成とホバリングに最適化された第2の構成との間で移行するように構成されてもよい。主ビークル102の本体146は又、主ビークルの制御システム114の一部又は全部を収容してもよい。
制御システム114は、様々なハードウェアモジュールによって実装されてもよい。幾つかの実装態様では、制御システム114の様々なコンポーネントが単一のコンポーネントに統合されてもよく、制御システム114は、システムオンチップ(SOC)ハードウェア、様々なプロセッサ、コントローラ、及びプログラマブルロジックを含む任意の数のハードウェアコンポーネントによって実装されてもよい。様々なハードウェアモジュールは、コントローラエリアネットワーク(CAN)規格を使用して実装され得る通信バスによって相互接続されてもよい。幾つかの実装態様では、制御システム114の幾つかのモジュールは、主ビークル102内に配置されていない計算リソースを使用して実装されてもよい。例えば、飛行計画器122は、主ビークル102と通信している地上のコンピューティングデバイスによって実装されてもよい。更に、様々な実装において、主ビークル102の制御システム114は、UAVシステム100及び主ビークル102の制御の為に追加的又は異なる機能を実行する追加的又は異なるコンポーネントを含んでもよい。
主ビークル102の制御システム114の通信システム118は、主ビークル102及びUAVシステム100が様々な通信プロトコルを使用して情報を送受信することを可能にする送信機及び受信機を含んでもよい。更に、通信システム118は、二次ビークル104が主ビークル102に保持されていない時に主ビークル102が二次ビークル104と通信することを可能にする送信機及び受信機を含んでもよい。例えば、通信システム118は、符号分割多重アクセス(CDMA)、移動通信用グローバルシステム(GSM)、様々なセルラー規格(例えば、3G/4G/5G)、ロングタームエボリューション(LTE)、WiFi、Bluetooth、及びUAVシステム100が他のUAVシステムと通信することを可能にし得るカスタム見通し内及びメッシュプロトコルを含む種々のセンシングモダリティに対する送信機及び受信機を含み得る。
センサシステム120は、UAVシステム100及び/又は主ビークル102の環境に関する異なるタイプの情報を収集するように構成された様々なセンサを含み得る。例えば、センサシステム120は、全地球測位システム(GPS)、慣性測定ユニット(IMU)、動圧センサ、静圧センサ、空気温度センサ、近接センサ、及び他のセンサを含んでもよい。又、センサシステム120は、ステレオカメラ、Lidar(光検出及び測距)、飛行時間型Lidar等の視覚センサ又は距離検出センサを含んでもよい。
制御システム114は、例えば、作動制御部126、推進制御部128、ペイロード管理部130、及び安全システム132を更に含み得る。アクチュエータ制御システム126は、ラダー、エレベータ、及び主ビークル102の他の制御構造等、主ビークル102の様々な可動部品を制御するアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータ制御システム126は、主ビークル102のアクチュエータの状態を変更してもよく、制御システム114の他のコンポーネントに任意のアクチュエータの現在の状態を報告してもよい。
推進制御部128は、主ビークル102に含まれる任意のエンジンによって及ぼされる力を制御してもよい(例えば、プロペラ動力ビークルに取り付けられたプロペラの速度を調整することによって)。推進制御部128は又、主ビークル102の残存燃料又は残存バッテリ電力の量を監視してもよい。ペイロード管理部130は、ペイロードに関連する機能を実行してもよく、例えば、二次ビークル104の解放を制御してもよい。幾つかの例では、ペイロード管理部130は、二次航空機104を主航空機102に接続するテザー112を制御するウインチ又は他の機構の制御も提供してもよい。安全システム132は、電力損失、衝突、機械的故障等のシステム障害が発生した場合に、UAVシステム100の機能を管理することに関連する機能を実行してもよい。安全システム132は、UAVシステム100の動作を監視し、障害事象が発生した場合を判断してもよい。安全システム132は、検出された安全事象の種類及び深刻度に基づいて、1つ又は複数の緩和措置を展開するように構成されてもよい。例示として、電力低下(例えば、バッテリーセル又はコンポーネントの故障)の場合、安全システム132は、飛行を維持する為に動作するUAVシステム100のコンポーネントに電力をリダイレクトし、UAVシステム100を修理の為に施設に戻らせるように構成されてもよい。別の例示として、全電源喪失の場合、安全システム132は、UAV100がより深刻でない状態で地表に到達するのを支援するように構成されたパラシュート及び/又は他のデバイスを展開するように構成され得る。
飛行制御器124は、飛行計画を記憶し、飛行計画を実行する為に主ビークル104の制御システムに命令を提供してもよい。飛行制御器124は、通信システム118及びセンサシステム120からデータを受信して、主ビークル102の位置、速度、及び方位を継続的に計算してもよい。飛行制御器124は、位置情報を飛行計画と組み合わせ、飛行計画で指定された経路上に主ビークル102を維持する為に、変更又は調整が行われる可能性がある場合、その内容を決定してもよい。例えば、飛行制御器124は、主ビークル102及び/又はUAVシステム100がオリジンから展開場所まで飛行する為のウェイポイントを計算し、UAVシステム100を次のウェイポイントに移動させる為の方向及び推進力を計算してもよい。飛行制御器124は、次に、アクチュエータ制御部126及び推進制御部128等の制御システム114の他のモジュールにコマンドを送信して、UAVシステム100の方向及び速度を調整する為の措置を講じてもよい。
飛行制御器124は、制御システム114の他のコンポーネントから受信した情報に基づく状態推定を使用して、主ビークル102の推定位置、向き、及び速度を継続的に計算してもよい。例えば、飛行制御器124は、推進制御部128からのエンジン状態情報、アクチュエータ制御部126からのアクチュエータ状態情報、及びセンサシステム120の様々なセンサからの情報を使用して状態推定を実行してもよい。次いで、飛行制御器124は、主ビークル102が飛行計画に定義された飛行に沿って移動を継続する為の推進及び作動の為の適切な調整を決定してもよい。
飛行計画器122は、注文及び飛行データを使用して、UAVシステム100を使用して注文を履行する為の飛行計画を生成及び更新し得る。飛行計画器122は、制御システム114から離れたコンピューティングシステムによって実装されてもよく、又は制御システム114の一部として主ビークル102で実装されてもよい。例えば、幾つかの実装態様では、飛行計画器122は、ネットワーク110を介して制御システム114と通信するクラウド計算リソースによって実装される。幾つかの実装態様では、飛行計画器122は、流通ネットワーク内の流通場所(例えば、オリジン106)又は集中制御場所に位置するコンピューティングシステムによって実装され得る。飛行計画器122は、主ビークル104と継続的に通信していてもよい。同様に、注文及び飛行データは、主ビークル102、主ビークル102から離れた記憶場所(例えば、クラウドストレージ又は飛行制御データベース)、又は場所の組み合わせに配置されてもよい。
UAVシステム100の二次ビークル104は、一般に、本体150及び制御機能部152を含む。本体150は、ペイロード154を保持するか、又は別様にペイロード154と結合されるように構成された二次ビークル104の構造部分であってもよい。幾つかの例では、本体150は、二次ビークル104からのペイロード154の分離を容易にする為にペイロード解放アセンブリに連結される。例えば、ペイロード解放アセンブリは、ペイロード154を本体150から分離する為に第1の固定構成と第2の解放構成との間で移行するように構成された扉、ラッチ等の屈折可能な特徴を含み得る。制御機能部152は、主ビークル102とドロップ場所との間の二次ビークル104の移動中に二次ビークル104の向き又は位置を制御する為に、本体150に接続又は取り付けられてもよい。例えば、制御機能部152は、回転する翼形等、空気を動かすように構成されたファン又はコンポーネントを含んでもよく、それによって二次ビークル104の本体150に対して揚力を生じさせる。二次航空機104の制御システム116は、二次ビークル104の本体150内に含まれるか、又は本体150に接続されてもよい。
二次ビークル104の制御システム116は、例えば、通信システム134、推進制御部135、センサシステム136、飛行制御部137、経路計画器138、安全システム139、アクチュエータ制御部140、ペイロード管理部142、及び/又は所定の用途に適切である他の種々のモジュールを含んでもよい。通信システム134、推進制御部135、センサシステム136、飛行制御部137、経路計画器138、安全システム139、アクチュエータ制御部140、及びペイロード管理部142は、制御システム114に関連して上述した対応するシステムと同様であってよい。通信システム134、推進制御部135、センサシステム136、飛行制御部137、経路計画器138、安全システム139、アクチュエータ制御部140、及びペイロード管理部142は、例示の目的で示されており、場合によっては、例えば、所定の機能が主ビークル102で実行される場合のように、前述のモジュールの内の1又は複数が省略されてもよいことが理解されよう。二次ビークル104の制御システム116は、様々なハードウェアモジュールによって実装され得る。幾つかの実装態様では、制御システム116の様々なコンポーネントが単一のコンポーネントに統合されてもよく、制御システム116は、SOCハードウェア、様々なプロセッサ、コントローラ、及びプログラマブルロジックを含む任意の数のハードウェアコンポーネントによって実装されてもよい。様々なハードウェアモジュールは、CAN規格を使用して実装され得る通信バスによって相互接続されてもよい。幾つかの実装態様では、制御システム116の幾つかのモジュールは、二次ビークル104内に配置されていない計算リソースを使用して実装されてもよい。例えば、経路計画器138は、二次ビークル104と通信している地上のコンピューティングシステムによって実装されてもよい。他の例では、経路計画器138及びアクチュエータ制御部140は、二次ビークル104と通信する主ビークル102上のハードウェアによって実装されてもよい。
通信システム134は、二次ビークル104が様々な通信プロトコルを使用して情報を送受信することを可能にする送信機及び受信機を含み得る。例えば、通信システム134は、二次ビークル104が主ビークル102、ユーザデバイス、他のUAVシステム等と通信することを可能にし得る。通信システム134は、CDMA、GSM、様々なセルラー規格(例えば、3G/4G/5G)、ロングタームエボリューション(LTE)、WiFi、Bluetooth、及び二次ビークル104が他のAVと通信することを可能にし得るカスタム見通し内及びメッシュプロトコルを含む様々なセンシングモダリティ用の送信器及び受信器を含み得る。
センサシステム136は、UAVシステム100及び/又は二次ビークル104の環境に関する異なるタイプの情報を収集するように構成された種々のセンサを含み得る。例えば、センサシステム136は、GPS、IMU、動圧センサ、静圧センサ、空気温度センサ、近接センサ、及び他のセンサを含み得る。例えば、センサシステム136は、ステレオカメラ、Lidar(光検出及び測距)、飛行時間型Lidar等の視覚センサ又は範囲検出センサを含み得る。
経路計画器138は、通信システム134及び/又はセンサシステム136によって収集された情報を使用して、主ビークル102からドロップ場所までの二次ビークル104の経路を計画してもよい。幾つかの実装態様では、経路計画器138は又、ユーザデバイス、地図データベース、又は他の場所から情報を受信して、初期配送場所及び受信した情報に基づいてドロップ場所を決定してもよい。幾つかの実施例では、経路計画器138は又、センサシステム136によって収集されたデータに基づいてドロップ場所を決定してもよい。例えば、経路計画器138は、地理的領域を包含する初期配送場所を受信してもよい。経路計画器138は、初期配送場所の地理的領域に関するデータ(例えば、ステレオカメラからの視覚データ)をセンサシステム136から受信してもよく、次に、視覚データを使用して初期配送場所内のドロップ場所を選択してもよい。例えば、経路計画器138は、視覚データを分析して、ドロップ場所として機能する障害物又は妨害物の無い平坦な領域を検出してもよい。
経路計画器138は、更に、例えば、アクチュエータ制御部140及び/又は通信システム134と協調して、二次ビークル104の相対速度、位置、及び向きを制御してもよい。更に、経路計画器138は、二次ビークル104が主ビークル102とドロップ場所との間を移動する際に、障害物回避を実施してもよい。安全システム139は、安全システム132に関連して説明したものに実質的に類似する機能を実行してもよい。例えば、安全システム139は、UAVシステム100の動作を監視し、障害事象が発生した場合を判断してもよい。安全システム139は、例えば、検出された安全事象の種類及び深刻度に基づいて、二次ビークル104に関して、1つ又は複数の緩和措置を展開するように構成されてもよい。非限定的な例示として、安全システム139は、テザー112が引っ掛かるか絡まって、UAVシステム100の動作が阻害される事象を検出するように構成されてもよい。この例では、安全システム139は、主ビークル102が飛行を維持できるようにする為に、テザー112からの二次ビークル104の解放を引き起こすように構成されてもよい。
アクチュエータ制御部140は、様々な例において、ラダー、エレベータ、制御機能部152、及び二次ビークル140の他の制御構造等、二次ビークル104の様々な可動部品を制御するアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータ制御システム140は、二次ビークル104の任意のアクチュエータの状態を変更してもよく、任意のアクチュエータの現在の状態を制御システム116の他のコンポーネントに報告してもよい。更に、アクチュエータ制御部140は、制御システム116の他のコンポーネントから通信を受信して、アクチュエータの状態を変化させることで二次ビークル104の移動を引き起こしてもよい。例えば、アクチュエータ制御部140は、経路計画器138から通信を受信して、二次ビークル104の制御機能部152の向きを変更して二次ビークル104の運動を制御してもよい。
ペイロード管理部142は、ペイロード154に関連する機能を実行してもよい。例えば、ペイロード管理部142は、ドロップ場所でのペイロード154の解放を制御してもよい。幾つかの例では、ペイロード管理部142は、経路計画器138から通信を受信して、ドロップ場所でペイロード154を解放してもよい。
推進制御部135は、制御システム114の推進制御部128に関連して説明されたものに実質的に類似する機能を実行してもよい。例えば、推進制御部135は、二次ビークル104に含まれる任意のエンジン又は他の推進機構若しくはリフト機構によって及ぼされる力を制御してもよい(例えば、プロペラ動力ビークルに取り付けられたプロペラの速度を調整することによって)。推進制御部135は、二次ビークル104の残存燃料又は残存バッテリ電力の量も監視してもよい。飛行制御器137は、制御システム114の飛行制御器124に関連して説明されたものに実質的に類似する機能を実行してもよい。例えば、飛行制御器137は、二次ビークル104の飛行計画及び/又は軌道を記憶し、飛行計画を実行する為に主ビークル102及び/又は二次ビークル104の制御システムに命令を提供してもよい。飛行制御器137は、通信システム134及びセンサシステム136からデータを受信して、主ビークル102に対するものを含め、二次ビークル104の位置、速度、及び方位を継続的に計算してもよい。飛行制御器137は、位置情報を飛行計画と組み合わせて、二次ビークル104を飛行計画で指定された経路、例えば指定された配送目標地に二次ビークル104が到達するように構成された経路に保つ為に、変更又は調整が行われることがあれば、それを判断してもよい。場合によっては、飛行制御器137は、次に、アクチュエータ制御部140及び推進制御部135等の制御システム114、116の他のモジュールにコマンドを送信して、二次ビークル104、又はUAVシステム100のより一般的な向き及び速度を調整する為の措置を講じてもよい。
制御システム116及び114は、夫々、制御システム116及び114の通信システム118及び134を使用して通信してもよい。更に、幾つかの実施形態では、制御システム114及び116は、二次ビークル104が主ビークル102によって保持された(例えば、主ビークル102にドッキングされた)時、制御システム114及び116が通信バスのような物理的接続を形成し得るように構成されてもよい。このような物理的接続は、例えば、主ビークル102の制御システム114が二次ビークル104のセンサシステム136からの情報を使用することを可能にし得る。例えば、幾つかの実装態様では、二次ビークル104が主ビークル102内に保持されている時に、二次ビークル104の幾つかのセンサが露出しており使用可能であり得る。従って、そのようなセンサは、例えば、飛行計画器122又は制御システム114の他のコンポーネントによって利用され得る。幾つかの例では、二次ビークル104はステレオカメラを含んでもよく、ステレオカメラからのデータは、主ビークル102によって、例えば、二次ビークル104が主ビークル102によって保持されている間、地図へのローカライズ、二次ビークル104の展開場所の決定、障害物の検出等に利用され得る。幾つかの実装態様では、主ビークル102と二次ビークル104の夫々のセンサシステム120及び136は、よりロバストなデータとドロップ場所の高い信頼性を可能にする為に融合されてもよい。
様々な実装態様において、二次ビークル104を主ビークル102に接続するテザー112は、主ビークル102又は二次ビークル104に収容されたウインチ機構によって制御されてもよい。幾つかの例では、主ビークル102及び二次ビークル104の両方が、テザー112の長さ(例えば、主ビークル102と二次ビークル104の間の距離、又は二次ビークル104の高度)を変化させる為のウインチを含んでもよい。
図3は、主ビークル102及び二次ビークル104を含むUAVシステム100の例示的な飛行経路を示す。一般に、UAVシステム100は、主ビークル102内に含まれるか又は主ビークル102に取り外し可能に取り付けられた二次ビークル104を有するオリジン106から移動する。展開場所において、二次ビークル104は主ビークル102から解放される。幾つかの実装態様では、二次ビークル104は、展開場所での二次ビークル104の展開後、テザー112によって主ビークル102に接続されてもよい。AV100は、初期配送場所160を提供されてもよく、初期配送場所160に基づいてドロップ場所144を決定してもよい。ドロップ場所144は、一般に、二次ビークル104によってペイロードが配送、又はドロップされる場所である。ペイロードの配送後、二次ビークル104は主ビークル102に戻り、UAVシステム100はオリジン106まで、又は流通センター、小売場所、又は追加の配送場所等の別の場所まで継続してもよい。
本明細書で説明するように、オリジン106は、様々な例において、倉庫、流通センター、小売場所であってもよく、又は、UAVシステム100の離陸を容易にし、UAVシステム100がペイロードを受け取ることができる、他の固定又は移動可能な施設であってもよい。
初期配送場所160は、飛行計画の為にUAVシステム100に提供されてもよい。初期配送場所160は、発注とともに取得されてもよい。例えば、顧客デバイス108が発注に使用される場合、初期配送場所160は、顧客によって与えられた住所、顧客デバイス160の位置、又は他の選択(例えば、顧客デバイス108を使用して選択されたマップの領域)に基づき得る。例えば、初期配送場所160は、例えば、顧客デバイス108のGPS位置、顧客デバイス108を用いた場所の選択、郵便宛先住所、GPS座標、場所名、又は顧客デバイス108を介して顧客が提供する他の情報によって得られる、顧客デバイス108の推定位置を中心とする半径を包含する円形の領域であってよい。幾つかの実装態様では、場所は、顧客デバイス108によって地上ベースのコンピューティングシステムに提供されてもよく、このコンピューティングシステムは、次に初期配送場所160をUAVシステム100に通信してもよい。幾つかの実装態様では、顧客デバイス108は、UAVシステム100に配送場所を直接通信してもよく、UAVシステム100がペイロードを配送する過程に在る間、初期配送場所160を更新してもよい。顧客デバイス108上に提示されたモバイルアプリケーション(例えば、図5に示すような)を用いて、顧客デバイス108からAV100に初期配送場所160及び/又はドロップ場所144を通信してもよい。
展開場所は、一般に、二次ビークル104が主ビークル102から解放されて配送を完了する位置である。展開場所は、初期配送場所160に基づいて選択されてもよい(例えば、展開場所は、初期配送場所160から所定の距離に在り得る)。展開場所は又、主ビークル102の方向転換に伴って二次ビークル104が主ビークル102から展開され、ドロップ場所144を標的とする二次ビークル104の展開軌道を設定するような主ビークル102の方向転換と一致してもよい。
ドロップ場所144は、UAVシステム100に提供されてもよいし、ペイロードの配送中にUAVシステム100によって決定されてもよい。例えば、ドロップ場所144は、モバイルアプリケーション(例えば、ユーザインターフェース304及び306)を使用して顧客デバイス108によって提供されてもよい。地図又は写真がユーザに提供されてもよく、ユーザは地図上の場所をドロップ場所144として選択してもよい。次いで、その場所は、ドロップ場所144としてUAVシステム100に通信されてもよい。幾つかの例では、ドロップ場所144は、視覚的目標地、高周波ビーコン、又はセンサシステム136の1つ以上のセンシングモダリティによって検出可能な他の目標地等の配送目標地を使用して、二次ビークル104に提供されてもよい。例えば、物理的な視覚的目標地が、ドロップ場所144を示す為に、初期配送場所160内の地面に配置されてもよい。二次ビークル104及び/又は主ビークル102の視覚センサ(例えば、カメラ)は、視覚的目標地を検出し、ペイロードの為のドロップ場所144として視覚的目標地を使用してもよい。
ドロップ場所144は、配送中にUAVシステム100によって決定されることもある。例えば、二次ビークル104のセンサシステム136は、配送中に初期配送場所160の地形、障害物、及び他の特性を評価してもよい。二次ビークル104の経路計画器138は、初期配送場所160の特性に基づいてドロップ場所144を選択する為の指示を含んでもよい。例えば、初期配送場所160が建物、自動車、及び他の障害物を含む場合、二次ビークル104は、障害物から所定距離を超えて離れ、比較的平坦な地形を有するドロップ場所144を選択してもよい。
図4A~4Eは、主UAV202と従属ビークル220を含むシステム200を示す。システム200は、図1~3を参照して上述したシステム100に実質的に類似している場合がある。例えば、主UAV202は、主ビークル102に実質的に類似していてもよく、通信システム118、センサシステム120、飛行計画モジュール122、飛行制御器124、アクチュエータ制御部126、推進制御部128、ペイロード管理モジュール130、安全システム132、及び/又は制御システム114の他のモジュールに類似した、及び/又は別様にそれらの機能性を実行する能力があり得るモジュールを含み得る。更なる例として、従属ビークル220は、二次ビークル104に実質的に類似していてもよく、通信システム134、推進制御部135、センサシステム136、飛行制御器137、経路計画モジュール138、安全システム139、作動装置制御部140、ペイロード管理モジュール142、及び/又は制御システム116の他のモジュールに類似した、及び/又は別様にそれらの機能性を実行する能力があり得るモジュールを含み得る。この点で、システム200に関して以下で説明する主UAV202及び従属UAV204の様々な機能は、制限無く、図1~3に関して説明したモジュール及びシステムの内の1つ又は複数若しくは全てで実行されてもよいことが理解されよう。
例示の目的で、図4A~4Eは、主UAV202が固定翼及び可変ロータ推進システムの組み合わせを含み得ることを示す。主UAV202の一例は、例示の目的で図4A~4Eに描かれている。本明細書に記載の主UAV202の機能の内の1つ以上を実行し得るような、他のUAV及びビークルも使用され得ることが理解されよう。図4A~4Eの例では、主UAV202は、胴体203と、胴体203から延びる主UAV固定翼205とを含み得る。主UAV固定翼205の下方に、サイドロータ支持体206a、206bが、主UAV固定翼205に対して略垂直な方向に沿って延在してもよい。サイドロータ支持体206a、206bの各々の対向する端部には、合計4つのサイドロータ207のサイドロータ207が設けられてもよい。サイドロータ207は、地表と略垂直な軸を中心に回転してもよい。胴体203からは、前方及び後方ロータ支持体208a、208bも延在する。前方及び後方ロータ支持体208a、208bの夫々の端部に、屈折可能なロータ209が配置されている。屈折可能なロータ209は、主UAV202がホバーモード又は前方飛行モードに在る構成に基づいて、略水平構成と略垂直構成との間で屈折するように構成され得る。胴体203の背面から、尾部204が延びている。尾部204は、逆V字型の機能部であってもよく、これは、主UAV固定翼205と協働して安定性を促進することができる。
胴体203は、主UAV202の最下部に沿ってベイ210を更に規定してもよい。ベイ210は、図4A~4Eに示すように、従属ビークル220をその中に受容して固定するように構成されてもよく、及び/又は、小荷物等のペイロードをベイ210内に受容するように構成されてもよい。本明細書で説明するように、主UAV202は、実質的に任意のタイプのデバイスであってもよく、ベイ210はオプションであってもよい。
図5~11は、従属ビークル220の一例を示す。従属ビークル220は、主UAV202に従属する実質的に任意の自律型又は半自律型の無人空中ビークルを含み得る。例えば、以下で更に説明するように、従属ビークル220は、主UAV202の動作に依存して、又は部分的に基づいて、飛行、移動、及び機能(例えば、ペイロード又は小荷物を配送し解放する)を維持し得る。この点で、主UAV202は、UAVシステム200を空中に維持する責務を部分的に又は完全に負ってもよく、従って、従属ビークル220は、UAV202の動作に基づいて空中に留まり得る。更に、主UAV202は、UAVシステム200を飛行経路に沿って移動させる責務を部分的に又は完全に負ってもよく、従って、従属ビークル220は、主UAV202の動作に応じて飛行経路に沿って移動し得る。
従属ビークル220は、主UAV202の動作に依存してもよく、ペイロード又は小荷物を保持し解放するように構成される。ペイロード又は小荷物は、限定はしないが小包、小荷物、封筒、カートン等を含む、UAVによって輸送され得る実質的に任意の品目を含み得、これらは、家庭用品、食品、医薬品、玩具等の様々な品目を含み得る。従属ビークル220は、出荷サイトでペイロードを受け取るか、又はペイロードを搭載されてもよい。従属ビークル220は、配送サイトへの輸送中にペイロードを保持してもよい。従属ビークル220は、配送の為に配送先でペイロードを解放してもよく、及び/又はペイロードへの顧客へのアクセスを他の方法で提供してもよい。
従属ビークル220は、本体230を有するものとして図5~図11に示されている。本体230は、ペイロード保持領域232を規定してもよい。ペイロード保持領域232は、本体230の完全密封領域であってもよい。他の場合、ペイロード保持領域232の一部又は全部は、外面に沿って、及び/又は別様には、従属ビークル220の動作中に環境に露出した状態である表面に沿って規定されてもよい。本体230は、従属ビークル220の主要構造を規定する一体的に形成された構造又は多コンポーネント構造であってもよい。本体230は、高強度射出成形プラスチック、合成樹脂、及び/又は複合材料を含む様々な材料から形成されてもよく、これらは強化されていてもよい。本体230は、従属ビークル220の空力的な外形を規定してもよい。図5~図11の例では、本体230は、概ね長方形の断面を有していてもよい。本体230は、ペイロード保持領域232にペイロードを収容して遮蔽するように構成されていてもよい。本体230は、更に、以下に説明するように、様々なカップリング機構、操縦機構等を含む、従属ビークル220)の様々なコンポーネント及びサブシステムを受容、それらに結合、及び/又はそれらの取り付け部を提供するように構成されていてもよい。
図10に示すように、本体230は、協働して、ペイロードを受容する為、及び/又は従属ビークル220のコンポーネントと結合する為、若しくは取り付ける為の機能部を規定する様々な壁部分を含み得る。例えば、本体230は、前壁部分233、後壁部分234、及び側壁部分235a、235bを含み得る。前壁部分233、後壁部分234、及び側壁部分235a、235bは、互いに結合されて本体230の形状を規定する本体230のセクション又は部分であってもよい。場合によっては、前壁部分233、後壁部分234、及び側壁部分235a、235bは、例えば射出成形又は3D印刷から部分的又は完全に一体的に形成されたコンポーネントであってもよいが、他の場合、夫々の壁部分は、ファスナー等を用いて互いに取り付けられる個々のコンポーネントである。
図9及び図10に示すように、前壁部分233、後壁部分234、及び側壁部分235a、235bは、協働してペイロード保持領域232を規定してもよい。例えば、前壁部分233は、第1のペイロード面237を含んでもよく、後壁部分234は、第2のペイロード面240を含んでもよく、側壁部分235a、235bは、夫々の第3及び第4ペイロード面247a、247bを含んでもよい。第1のペイロード面237、第2のペイロード面240、第3のペイロード面247a、及び第4のペイロード面247bは夫々、協働してそこにペイロード保持領域232を規定する本体230の内面であってもよい。第1のペイロード面237、第2のペイロード面240、第3のペイロード面247a、及び第4のペイロード面247bは、ペイロードの寸法に一致するか実質的に適合するサイズ及び形状であることを含め、サンプルペイロードに係合又は接触するように構成され得る。
前壁部分233、後壁部分234、及び側壁部分235a、235bは、協働して積載口250を規定してもよい。積載口250は、従属ビークル220の最上部に在り、そこに積載物を積載する為にペイロード保持領域232に延在してもよい。例えば、第1のペイロード面237、第2のペイロード面240、第3のペイロード面247a、及び第4のペイロード面247bの各々は、協働して積載口リム251の一部分を形成してもよい。積載口リム251は、積載口250を包囲する連続的なリムであってもよい。積載口リム251は、以下に説明するように、カバーを係合又は着座させるように構成されていてもよい。更に、前壁部分233、後壁部分234、及び側壁部分235a、235bは、協働して配送口252を規定してもよい。配送口252は、積載口250の反対側に配置されてもよい。配送口252は、積載口250よりも大きくてもよく、これにより、従属ビークル220からのペイロードの配送及び解放を容易にし得る。場合によっては、第1のペイロード面237、第2のペイロード面240、第3のペイロード面247a、及び第4のペイロード面247bの各々は協働して、受け入れ扉、カバー、ハッチ、及び/又は機構の為の輪郭面の一部を形成して、配送口252を介してペイロード保持領域232からペイロードを解放することを容易にしてもよい。一例では、図10及び図11に示すように、第3及び第4のペイロード面247a、247bは、配送扉を受容するように適合され、ペイロード保持領域232からペイロードが出る為の拡大領域を提供する為の配送カバー受容機能部248a、248bを規定してもよい。
図9に関して示されるように、前壁部分233は、従属ビークル220の動作をサポートする為のコンポーネント及びサブアセンブリを受容するように構成された様々な他の表面も含み得る。例えば、第1の壁部分233は、機能部の内でも取り分け、側部スラスタキャビティ238、スラスタパネル係合機能部239、及びバンパー280を含み得る。側部スラスタキャビティ238は、第1の壁部分233の横寸法を通る概ね円筒形の空間を規定する輪郭面によって規定されてもよい。側部スラスタキャビティ238は、従属ビークル220の対向する両側方に推力を与えるように動作する側部スラスタの為の1つ又は複数のコンポーネントを第1の壁部分233に配置する為に、横寸法に沿って本体230の全厚さを通って延在してもよい。スラスタパネル係合機能部239は、側部スラスタキャビティ238を覆うフロントアクセスパネル等、従属ビークル220のフロントパネルと係合するように構成されたノッチ又は他の要素であってもよい。バンパー280は、従属ビークル220の最先端又は表面を規定してもよい。場合によっては、バンパー280は、前壁部分233の主材料組成と比較して、異なる、任意に弾力性のある材料から規定されてもよい。この点で、バンパー280は、配送中に従属ビークル220又は障害物を実質的に損傷すること無く、従属ビークル220が壁等の障害物に接触することを可能にし得る。
図5、図8、及び図9に示すように、後壁部分234は、従属ビークル220の動作をサポートする為のコンポーネント及びサブアセンブリを受容するように構成された様々な他の表面も含み得る。例えば、後壁部分234は、機能部の内でも取り分け、制御器キャビティ241、後部スラスタケージ242、吸気格子243、及びバンド244を含み得る。制御器キャビティ241は、従属ビークル220の1つ又は複数の動作を制御する電気部品(例えば、コントローラ又はPCB276)を受容するように構成された、後壁部分234内の任意のポケット又は空間を含み得る。制御器キャビティ241は、例示の目的で図9の後壁部分234と規定されて示されており、他の場合、制御器キャビティ241は、従属ビークル220の別の領域に配置され、及び/又は所与の用途に基づいて別の壁部分を規定され得ることが理解されよう。後部スラスタケージ242は、後壁部分234の後方セクションから延在する一連の空力フィン又はリブによって規定され得る。後部スラスタケージ242のフィン又はリブは吸気格子243を規定してもよい。吸気格子243は、後部スラスタの前方に配置され、後部スラスタへの空気流の吸入を可能にし得る。後部スラスタケージ242は、バンド244まで一体的に延びてもよい。バンド244は、後部スラスタケージ242のフィン又はリブ用の構造的な着地点又は接続点を規定してもよい。バンド244は、更に、後部スラスタの回転コンポーネントに概ね沿って配置されてもよい。
図5~図11の従属ビークル220は、積載カバー254を更に含み得る。積載カバー254は、内部にペイロードを積載する為にペイロード保持領域232へのアクセスを制御するように構成される。例えば、積載カバー254は、ペイロード保持領域232を外部環境から概ね遮蔽することができる。積載カバー254は、ペイロード保持領域232がペイロードを受容することを可能にする為に、選択的に開閉されてもよい。上記を容易にする為に、積載カバー254は、カバー部分255、リップ部分256、ヒンジ257、及び閉鎖機能部258を含むか、又は別様にそれらに関連付けられてもよい。例えば、図10に示すように、カバー部分255は、積載口250を跨いで覆うように構成された実質的に平面的な領域によって概ね規定されてもよい。リップ部分256は、カバー部分255から延在していてもよい。例えば、リップ部分256は、カバー部分255の全ての側面又は側面の一部において、カバー部分255の周縁から延在していてもよい。リップ部分256は、積載口リム251と係合するように構成されていてもよい。例えば、リップ部分256は、積載カバー254がペイロード保持領域232の上に閉じられた時に積載口リム251と重なる等して嵌合し得るレッジ、溝、及び/又は他の機能部を含み得る。この点で、積載カバー254は、ペイロード保持領域232を外部環境から遮蔽し、ペイロード保持領域232に入る水分やデブリを一般に遮断するように動作してもよい。積載カバー254の移動を容易にする為に、ヒンジ257は、本体230と積載カバー254との間の枢動結合を規定するように構成されてもよい。閉鎖機能部258は、ヒンジ257の反対側に在る本体230の閉鎖機能部受容溝259と着座可能なラッチ又は他の機構を含み得る。
図5~図11の従属ビークル220は、配送カバー260も含み得る。配送カバー260は、内部に含まれるペイロードを解放する為にペイロード保持領域232へのアクセスを制御するように構成される。例えば、配送カバー260は、ペイロード容量を外部環境から概ね遮蔽してもよい。配送カバー260は、ペイロード保持領域232内に保持されたペイロードの為の構造的な棚又は支持体を提供してもよい。例えば、ペイロードは、配送場所への輸送中にペイロード保持領域232内で配送カバー260に載ってもよい。配送カバー260はペイロードをペイロード容量から解放する為に、選択的に開いてもよい。上記のことを容易にする為に、配送カバー260は、扉260a、260bを含み得る。扉260aを参照すると、この機能部は、底部パネル261a及び側部パネル262aを含み得る。底部パネル261a及び側部パネル262aは、協働して、配送口252の一部を覆うL字形の機能部を規定する一体的に構成された部品であってもよい。閉構成では、側部パネル262aは本体230の側面に配置されてもよく、底部パネル261aは本体230の最下部の表面に沿って配置されてもよい。例えば、扉260aは、一例として、配送カバー受容機能部248aに嵌り、係合してもよい。扉260aと本体230との間に枢動関係を確立する為に、ヒンジ機構263aが提供されてもよい。これにより、扉260aは、図9及び図10に示すように、扉260aが配送口252の一部を覆う閉構成と、扉260aが屈折して配送口252を露出させてペイロード容量に保持されているペイロードの放出を引き起こす開構成の間で移行することが可能になる。扉260bは、扉260aに実質的に類似していてもよく、底部パネル261b、側部パネル262b、及び扉ヒンジ263bを含むが、明確にする為に、それを冗長に説明することはここでは省略する。
従属ビークル220は、従属ビークル220が主UAV202に対して相対的に操縦できるように動作する様々なコンポーネントを含み得る。本実施例では、従属ビークル220は、側部スラスタ268a、268b及び後部スラスタ272を含む。側部スラスタ268a、268b及び後部スラスタ272は、協働して従属ビークル220に多方向制御を提供してもよい。側部スラスタ268a、268b及び/又は後部スラスタ272は、従属ビークル220の能動操縦又はナビゲーションに寄与するように構成されてよい。図8に示すように、側部スラスタ268aは、ロータ269a及び側部スラスタマウント270aを含む。側部スラスタマウント270aは、前壁部分233から側部スラスタキャビティ238内に延在していてもよい。側部スラスタマウント270aは、側部スラスタキャビティ238内でロータ269a用の回転マウントを提供してもよい。このように、図8に示すように、ロータ269aは、前壁部分233に接触すること無く側部スラスタキャビティ238内で回転するように構成されてもよい。側部スラスタマウント270aは、側部スラスタキャビティ238内でロータ269a用の構造的接続と電気的接続の両方を提供してもよい。側部スラスタ269bは又、ロータ269b及び側部スラスタマウント270bを含んでもよく、明確にする為に、それを冗長に説明することはここでは省略する。同様に、後部スラスタ272は、図9に示すように、後部ロータ273と後部ロータマウント274を含み得る。後部ロータマウント274は、後壁部分234から延在してもよい。後部ロータマウント274は、後部ロータ273を後部スラスタケージ242内に回動可能に且つ電気的に取り付けるように構成されてもよい。
側部スラスタ268a、268b及び後部スラスタ272は、スラスタが揚力を提供し、ステアリングを促進することを可能にする為に、環境に開放されている一方で、デブリ及びアクセスから遮蔽されてもよい。例えば、従属ビークル220は、マウント266a、266bを含むアクセスパネル265を含み得る。アクセスパネルは、側部スラスタキャビティ238の上に嵌め込まれ、従属ビークル220の最前方表面を規定し得る。マウント266a、266bは、アクセスパネル265を本体230に固定する為に、スラスタパネル係合機能部239での係合等、前壁部分233との係合の為にアクセスパネル265から延在してもよい。側部スラスタ268a、268bは、側部スラスタ格子278によって遮蔽されることもある。側部スラスタ格子278は、側部スラスタ268a、268bの夫々の上に配置され得る。側部スラスタ格子278は、従属ビークル220の操縦をサポートする為に、そこを通る空気流(例えば、ローター269a、269bによって誘導されるような)を受けるように適合可能であり得る。更に、後部スラスタ272は、後部格子245によって遮蔽されてもよい。後部格子245は、後部スラスタ272を後部スラスタケージ242で閉じる為に、バンド244の上に配置され、バンド244と嵌合することができる。後部格子245は、従属ビークル220のステアリングを支持する為に、そこを通して空気流(例えば、後部スラスタ272によって誘導される)を受けるように適合され得る。
従属ビークル220及び主UAV202は、図4A~4Eに示すように、カップリング機構221を使用して互いに結合され得る。カップリング機構又はリンク機構221は、従属ビークル220と主UAV202を互いに物理的に接続するように動作するテザー、ロープ、ケーブル、及び/又は他のコンポーネントを含み得る。カップリング機構221は、従属ビークル220からの支援又はリフト無しに、従属ビークル220のペイロードを含む主UAV202から従属ビークル220を吊り下げる為に、十分な強度を有し得る。更に、カップリング機構221は、本明細書に記載のように、従属ビークル220の位置の調整を引き起こすように、従属ビークル220を牽引するか、又は別様に力を及ぼす為に、十分な強度を有し得る。カップリング機構221は、従属ビークル220と主UAV202とを機械的及び/又は電気的に、及び/又は通信可能に結合するように構成され得る。カップリング機構の多くの構成が可能であり、本明細書で企図されているが、図4B及び図4Cは、第1の脚部222a、第2の脚部222b、及び第3の脚部222cを含むカップリング機構221を示す。第1、第2、第3の脚部222a~222cは、カップリング機構221の主ストランドから延び、別々の位置で従属ビークル220に接続してもよい。例えば、図5に示すように、第1の脚部222aは、第1の接続点223aで従属ビークル220に接続されてもよく、第2の脚部222bは、第2の接続点223bで従属ビークル220に接続されてもよく、第3の脚部222cは、第3の接続点223cで従属ビークル220に接続されてもよい。カップリング機構221と従属ビークル220との間の3点接続は、従属ビークル220を安定させることができる。他の場合、より多くの又はより少ない接続が使用されてもよい。更に、接続点223a~223cの何れか又は全ては、従属ビークル220からのカップリング機構221の迅速な解放の為に構成されてもよく、これは、メンテナンスを容易にすること、並びに、従属ビークル220を主UAV202から緊急分離することを可能にし得る。
カップリング機構221は、従属ビークル220の反対側で主UAV202に接続されてもよい。一例では、図4Cに示されるように、カップリング機構221は、リトラクション機構218を用いて主UAV202に接続されてもよい。リトラクション機構218は、軸周りに回転可能なスプール219を含んでもよい。スプール219は、カップリング機構221の端部を受け入れてもよい。スプール219は、カップリング機構221を主UAV202から延出又は後退させる為に、選択的に回転させることができる。このようなスプール219の回転が、従属ビークル220を主UAV202に対して後退・延出させ得る。
動作時、UAVシステム200は、ペイロードを配送場所に配送するように動作してもよい。例えば、主UAV202は、従属ビークル220を配送場所に運び、従属ビークル220に、ペイロードを、目標地で、又は目標地に隣接して解放させてもよい。図12の流れ図を参照すると、ペイロード又は製品を配送する為のプロセス1200が描写されている。操作1204で、第1の無人空中ビークルは、配送場所の閾値距離内に位置決めされる。例えば、図4Aを参照すると、第1の無人空中ビークル202は配送目標地214の閾値距離d内に位置決めされる。図4Aに示すように、配送目標地214は、環境217内であってもよい。環境217は、都市、郊外、農村又は他の環境であってもよい。場合によっては、環境217は、図4Aを参照して示された家屋及び納屋等の様々な障害物を含んでいてもよい。他の場合には、送電線、擁壁、ポーチ、樹木等が存在することがある。配送目標地214の閾値距離dは、配送目標地214の周りの半径215を規定してもよい。主UAV202は、例えば、ロータ208a、208b、209の動作によって、配送目標地214への飛行経路を横断することによって閾値距離d内に位置決めされてもよい。主UAV202は、従属ビークル220を搭載しつつ、配送目標地の閾値距離dで位置決めされてもよい。例えば、図4Aに示されるように、従属ビークル220は、任意で主UAV202のベイ210に受容され、固定されてもよい。従属ビークル220は、ペイロード299のようなペイロードを保持してもよい。このように、主UAV202は、従属ビークル220及びペイロード299の両方を搭載しながら、配送目標地の閾値距離dで位置決めされてもよい。
図12に示す操作1208で、第1の無人空中ビークルが閾値距離内に在る時に、第2の空中ビークルが第1の無人空中ビークルから解放される。例えば、及び図4A及び図4Bに示すように、従属ビークル220は、主UAV202から解放されてもよい。従属ビークル220は、例えば、閾値距離dによって規定される半径215内に在る地上位置216をUAVシステム200が有し得る図4Cに示されるように、主UAV202が閾値距離d内に在る場合に主UAV202から解放され得る。従属ビークル220は、主UAV202のベイ210から解放されてもよい。例えば、リトラクション機構218は、初期状態において、カップリング機構221がスプール219に巻かれているような、実質的に引き込まれた状態を有していてもよい。従って、従属ビークル220は、リトラクション機構218によってベイ210に固定されてもよい。付加的に又は代替的に、ロック又は他の機構で、特に、配送目標地214への主UAV202の飛行中に、主UAV202のベイ210内に従属ビークル220を固定してもよい。図4B及び図4Cに示される構成では、従属ビークル220はベイ210から解放されてもよい。例えば、リトラクション機構218は、スプール219を巻き戻し、カップリング機構221が主UAV202から離れるように延びることを可能にしてもよい。これにより、次に、従属ビークル220を降下させ、例えば、配送目標地214に向かって降下させてもよい。
図12に示す操作1212で、第2の無人空中ビークルを配送場所に到達させる。例えば、図4D及び図4Eに示されるように、従属ビークル220を配送目標地214に到達させる。従属ビークル220は、様々な様式で配送目標地214に到達させられてもよい。幾つかの場合において、主UAV202は、従属ビークル220のマクロ位置を調整するように動作し得る。例えば、主UAV202は、従属ビークル220上の機械的カップリング(例えば、カップリング223a~223c)に加えられる力に変換する飛行特性の変化を生成することによって、従属UAVのマクロ位置を操作してもよい。図4D及び図4Eに示されるように、主UAV202は、座標軸cに沿ってx、y、及び/又はz方向に移動し得る。このような主UAV202の移動は、従属ビークル220の対応する移動を引き起こし得る。例えば、主UAV202の位置、速度、又は方位を、座標軸cに対して変化させることができ、その結果、座標軸cに対する従属ビークル220の位置、速度、又は方位の内の少なくとも1つに影響を与え得る。
付加的に又は代替的に、従属ビークル220は、主UAV202に対する従属ビークル220のミクロ位置を調整するように構成され得る。例えば、従属ビークル220の位置、速度、又は方位を直接変更する為に、従属ビークル220の1つ又は複数の制御機能部が起動されてもよい。一例として、側部スラスタ268a、268b、及び/又は後部スラスタ272の内の1つ又は複数又は全部を作動させて、従属ビークル220を直接操縦してもよい。場合によっては、主UAV202は、従属ビークル220によってなされるミクロ調整と協調して、従属ビークル220のマクロ位置を調整してもよい。このように、主UAV202及び従属ビークル220は協働して、本明細書に記載されるように、配送目標地が障害物に隣接する状況を含めて、従属ビークル220を配送目標地214に到達させてもよい。
付加的に又は代替的に、従属ビークル220は、部分的に、従属ビークル220の解放を選択的に時機調整することによって配送目標地214に到達させられてもよい。例えば、従属ビークル220は、配送目標地214又は環境のより一般的な風特性に基づいて、主UAV202から選択的に解放されてもよい。場合によっては、これは、風からの予想されるアシスト、又は逆に風からの予想される抗力に基づいて従属ビークル220を解放することを含み得る。更に、従属ビークル220を選択的に解放することは、主UAV202が風向きに対して特定の位置に配置された場合に従属ビークル220を解放することを含み得る。関連して、主UAV202の選択的な解放は、配送目標地214に対する主UAV102の位置に基づいて従属ビークル220を解放することを含み得る。
付加的に又は代替的に、従属ビークル220は、部分的に、地表に沿って移動することによって配送目標地214に到達させられてもよい。最初に、従属ビークル220は、主UAV102から解放され、地表に移動してもよい。例えば、従属ビークル220は、本明細書に記載されるように、1つ又は複数の制御機能部と組み合わせて、テザー又は他の機構を用いて操作されてもよい。地表に到達すると、従属ビークル220は、その後、配送目標地に到達する為に或る程度の距離を移動してもよい。地表に沿った移動は、従属ビークル220がテザーを介して主UAV102に結合されている場合でも、結合されていない場合でも起こり得る。
図12に示す操作1216で、配送機構を起動して、第2の無人空中ビークルからペイロードを解放してペイロードを配送場所に配送する。例えば、図11に示すように、配送カバー260を開いた構成に遷移させて、ペイロード299をペイロード保持領域232から解放してもよい。例えば、第1の扉260aは、ヒンジ263aを介して枢動され、配送口252の一部を露出させてもよい。更に、第2の扉260aは、ヒンジ263bを介して枢動され、配送口252の別の部分を露出させてもよい。扉260a、260bの枢動は、ペイロード299をペイロード保持領域232から解放させ得る。ペイロード299は、顧客によるアクセスの為に、配送目標地214で、又は配送目標地214に隣接して解放されてもよい。
ペイロード299を配送すると、従属ビークル220は、主UAV202に戻されてもよい。例えば、リトラクション機構218は、スプール219を作動させて、カップリング機構221をベイ210内に巻き取ってもよい。カップリング機構221の巻き取りによって、従属ビークル220が主UAV202のベイ210に戻されてもよい。場合によっては、ロック又は他の機能が、その後、ベイ210内の従属ビークル220を拘束してもよい。主UAV202は、将来配送する追加のペイロードを回収する為に、荷主の場所に戻ってもよい。
図13は、図1に示されるような主ビークル102及び二次ビークル104を含むシステム100、及び/又はUAVシステム200等の本明細書に記載のシステムの何れかによるペイロードの配送の為のステップの流れ図である。ブロック1302で、図1~3を参照して、UAVシステムは、オリジンから初期配送場所に向かって航行する。様々な実施形態において、主ビークル102の飛行計画器122は、主ビークル102のセンサシステム120からの入力及び/又は二次ビークル104のセンサシステム136からの入力を使用して、AV100の位置を特定し、初期配送場所160を決定してもよい。例えば、飛行計画器122は、UAVシステム100のセンサシステムからの視覚入力(例えば、知覚)を使用して、地図にローカライズして、初期配送場所160に対するUAVシステム100の実際の位置を決定してもよい。幾つかの実装態様では、飛行計画器122は、初期配送場所160に向かうUAVシステム100の初期飛行計画を提供してもよく、飛行制御器124は、展開場所が決定されるにつれて初期飛行計画の実行を開始してもよい。飛行計画器122は、UAVシステムの為の初期飛行計画を生成する為に、天候、航空交通、又は他のデータ等の追加データにアクセスしてもよい。
ブロック1304で、初期配送場所160に基づいて展開場所が決定される。主ビークル102の制御システム114は、初期配送場所160を使用して二次ビークル104の展開場所を決定してもよい。例えば、展開場所は、二次ビークル104を主ビークル102に接続するテザー112の角度が二次ビークル104を弾道上に配置し、二次ビークル104が主ビークルに戻るのを助ける為にテザー112に張力を生じさせるように選択され得る。幾つかの実装態様では、展開場所は、テザーの長さと、初期配送場所160までの距離とに基づいてもよい。例えば、テザーの長さが75mである場合、展開場所は、主ビークル102の高度を考慮して、初期配送場所160から75m未満であるように選択されてもよい。展開場所は、配送場所160の近くの環境条件(例えば、建物、航空交通の為の制御されたゾーン、橋、道路、地形等)に基づいて調整されてもよい。展開場所は、気象条件、航空交通、又は他の動的条件に基づいて更に選択されてもよい。
展開場所が決定されると、飛行計画器122は、主ビークル102から二次ビークル104を展開する前に、UAVシステム100を展開場所に航行する為の飛行計画を生成してもよい。幾つかの例では、二次ビークル104は、二次ビークル104のセンサが、UAVシステム100が展開場所に向かって移動する際に情報を収集し得るように、主ビークル102によって保持されてもよい。例えば、二次ビークル104は、展開場所に航行する為に主ビークル102の飛行制御システム114によって利用され得る下向き知覚システムを含み得る。
二次ビークル104は、ブロック1306において、展開場所で主ビークル102から展開される。幾つかの例では、展開場所は、主ビークル102が減速して方向転換を実行する時に二次ビークル104が主ビークル102から解放され得るように、主ビークル102の方向転換と一致し得る。主ビークル102は、配送中に主ビークル102が展開場所でホバリングしないように、二次ビークル104が配送を完了するとその飛行経路に沿って継続し得る。他の実装態様では、主ビークル102は、二次ビークル104が配送を完了する時に、ホバリングするか、又は他のタイプの飛行パターン(例えば、保持パターン)を実行してもよい。
UAVシステム100が展開場所に到達すると、主ビークル102の飛行制御器124は、主ビークル102のペイロード管理部130と通信して、例えば、扉を開ける、ラッチを解放する、又は他の方法で二次ビークル104が主ビークル102から分離することを可能にすることによって二次ビークル104を解放することができる。幾つかの実装態様では、二次ビークル104の解放後、主ビークル102は、テザー112がその全長まで伸びるようにウインチを制御することによって二次ビークル104を下降させることができる。更に、ウインチは、二次ビークル104に配置され、二次ビークル104によって制御されてもよい。
様々な実施形態において、ビークルの内の1つだけが、ビークルの厳密な位置(例えば、スカイマップ内のビークルのローカライズ)を把握している場合がある。これらの実施形態では、第2のビークルの相対的な位置及び向きが、例えば、ビークルの内の1つ上の受動的又は能動的な目標地を使用するRF又は視覚システムを介して決定され得る。両ビークルの相対的な位置及び向きのこのような監視は、二次ビークル104が主ビークル102から展開される時に開始され得る。例えば、主ビークル102の制御システム114は、主ビークル102の正確な位置を記憶してもよい。二次ビークル104が解放されると、主ビークルのセンサシステム120は、二次ビークル104上のマーカー又は目標地を用いて二次ビークル104の相対位置及び向きを監視してもよい。例えば、二次ビークル104は、主ビークルの視覚センサ(例えば、カメラ)によって検出され得るフィデューシャル又は他の視覚目標を含み得る。カメラに対するフィデューシャルの向き及び大きさは、二次ビークル104の位置及び向きを決定する為に主ビークル102の制御システム114によって使用され得る。二次ビークル104の位置及び向きは、主ビークル102によって、二次ビークル104の運動の何らかの態様を制御する為に使用され得る(例えば、テザー112の長さを変えることによって二次ビークル104の高度を制御する)、二次ビークル104に伝達されて二次ビークル104のナビゲーションを支援し得る、及び/又は、二次ビークル104の飛行におけるエラーを監視する為に使用され得る。二次ビークル104が主ビークル102から解放されると、二次ビークル104は、ペイロードのドロップ場所を決定してもよい。
ブロック1308で、少なくとも初期配送場所160に基づいて、ドロップ場所144が決定される。幾つかの実装態様では、ドロップ場所144と初期配送場所160は、同じ位置(例えば、ユーザデバイス108から受信されたGPS座標)であってよい。他の実装態様では、二次ビークル104及び/又は主ビークル102は、初期配送場所160に基づいてドロップ場所144を決定してもよい。決定は、更に、主ビークル及び/又は二次ビークル102及び104によって感知され得るか、又はUAVシステム100に提供される地図若しくはデータ等の他のソースによって取得され得る、配送場所160の条件に基づいてもよい。例えば、UAVシステム100によってアクセス可能な地図は、初期配送場所160内の建物を示すことがあり、UAVシステム100の知覚又は視覚センサは、初期配送場所160内のビークルを検出することがある。すると、ドロップ場所144は、初期配送場所160内の建物及びビークルの両方を避けるように選択され得る。
幾つかの実装態様では、二次ビークル104の制御システム116は、更にソフトウェアプログラムを実行して、配送場所160内の理想的なドロップ場所144を決定してもよい。例えば、機械学習モデルは、配送場所の画像に基づいて理想的な配送場所を選択するように訓練され得る。そのようなモデルは、比較的平坦で、建物に近く(例えば、玄関先)、又は配送障害物(例えば、電線、道路、標識、木、及び他の構造物)を回避するドロップ場所144を選択するように設計されてもよい。モデルは更に、二次ビークル104によって配送される製品のタイプに基づいて、異なるドロップ場所144を選択してもよい。例えば、小さいが耐久性のあるペイロードは、玄関ポーチ、歩道、又は車道にドロップされ得るが、あまり堅牢でないペイロードは、芝生等の柔らかい表面上に配送され得る。このようなモデルは又、ユーザ入力を考慮に入れてもよい。例えば、ユーザは、車道でのペイロードの配送に対する優先度を示すことができ、モデルは、配送領域160の画像から車道を位置特定するように訓練され得る。
二次ビークル104及び/又は主ビークル102は、初期配送場所160内に位置する配送目標地に基づいて、ドロップ場所144を更に決定し得る。例えば、幾つかの実装態様では、顧客は、前面歩道、玄関先、又は他の所望の配送場所上に視覚的目標地を配置してもよい。何れかのビークルの視覚センサ又は知覚センサは、配送目標地を感知し、ドロップ場所144が配送目標地と一致していることを判断してもよい。
二次ビークルは、ブロック1310で、ドロップ場所まで航行する。二次ビークル104がドロップ場所144に航行する時、二次ビークル104の動きは、主ビークル102と二次ビークル104との間の通信に基づいて、主ビークル102によって部分的に制御されてもよい。例えば、主ビークル102は、二次ビークル104を主ビークル102に接続するテザー112を制御することにより、二次ビークル104の高度を制御してもよい。主ビークル102は、二次ビークル104からの通信に基づいて変化し得る所定の速度で、二次ビークル104を展開場所からドロップ場所144まで降下させてもよい。例えば、二次ビークルの視覚センサが二次ビークル104とドロップ場所144との間の障害物(例えば、人、車、ペット等)を感知した場合、二次ビークル104は、主ビークル102に信号を送信して、障害物が取り除かれるまで二次ビークル104の降下を減速又は停止してもよい。主ビークル102は、センサ(例えば、二次ビークル104上のフィデューシャルを追跡する視覚センサ)を使用して二次ビークル104を監視し、二次ビークル104をどの程度の速さで降下させてドロップ場所144に到達させるかを決定してもよい。主ビークル102による二次ビークル104のこのような高度制御は、二次ビークル104の運動を制御する二次ビークル104の制御システムと同時に起こってもよく、又、協調して働き得る。例えば、主ビークル102は、テザーを介して二次ビークル104の高度を概ね制御してもよいが、二次ビークル104は、二次ビークル104上のプロペラを通じてそれ自身の横方向の運動を概ね制御し得る。幾つかの実装態様では、二次ビークル104は、主ビークル102に対する自身の高度を制御する為に、主ビークル102上のウインチに加えて、又はその代わりに、ウインチを含み得る。
幾つかの実装態様では、二次ビークル104がドロップ場所144に航行する時、主ビークル102は二次ビークル104の総運動を制御してもよく、二次ビークル104の推進構造152は二次ビークル104の運動に対して微調整してもよい。例えば、主ビークル102は、二次ビークル104を主ビークル102に接続するテザー112を制御することにより、二次ビークル104の高度及び一般的な軌道を制御してもよい。次いで、二次ビークル104は、それ自身の構造体152を用いて、風、二次ビークル104のスピン、及び微小な運動の中でも取り分け、小規模な横方向の運動(例えば、日よけの下にペイロードを配送する)を制御してもよい。
二次ビークル104がドロップ場所144に向かって航行している時、二次ビークル104及び/又は主ビークル102は、障害物又は侵入者に関して二次ビークル104の経路を監視し、障害物又は侵入者の検出に対して、例えば、二次ビークル104の位置決めを調整したり、適切な場合には配送を中止したりすることによって対応してもよい。例えば、車が車道で走行しており、元のドロップ場所144があった場所に駐車する場合、二次ビークル104は、車の隣にペイロードをドロップする為にその経路を調整してもよい。障害物が予測不可能又は危険であり(例えば、子供、ペット、又は他の素早く動く障害物)、二次ビークル104の経路で配送区域に入る場合、怪我を防ぐ為に配送を中止してもよい。例えば、二次ビークル104は、主ビークル102に合図して、二次ビークル104を主ビークル102に戻す為にテザー112の短縮を直ちに開始してもよい。幾つかの実装態様では、UAVシステム100は、二次ビークル102が展開された時にユーザと通信して(例えば、ユーザデバイス108にテキスト又は通知を送信して)、生きた又は動的障害物の為に配送を中止しなければならない可能性を低減してもよい。
ペイロードは、ブロック1312で、ドロップ場所で二次ビークルから解放される。ペイロードのタイプに応じて、ペイロードは、ドロップ場所144の数フィート上空で解放され、ドロップ場所144に落下させられるか(自由落下で、又はパラシュート若しくは他の翼によって減速される)、又はドロップ場所144の表面上に配置されてもよい。二次ビークル104の別個の「離陸」無しに、テザー112を短縮することによって二次ビークル104を主ビークル102に戻すことができるので、ペイロードは比較的迅速に地表に配送され得る。幾つかのタイプのペイロードに関しては、二次ビークル104は、ペイロードをドロップ場所144にドロップする前に、ユーザの身元を確認してもよい。例えば、二次ビークル104は、年齢制限付きの物品又は処方薬等の他の機密性の高いペイロードを配送する前に、識別情報をスキャンしたり顔認識を実行して顧客の身元を確認してもよい。
ペイロードがドロップ場所144で正常に配送されると、テザーは、二次ビークル104を主ビークル102に向かって戻す為に引き込まれ得る。主ビークル102は、二次ビークル104を再捕捉して保持し、オリジン106に戻る飛行経路を継続し、別の配送場所又は他の場所に進んでもよい。例えば、主ビークル102は、UAVシステム100によって受信された通信に基づいて、UAVシステム100の為のサービス場所に戻ってもよい。
図14は、例えば、主ビークル102及び二次ビークル104を含むUAVシステム100、及び/又はUAVシステム200等の本明細書に記載のシステムの何れかによるペイロードの配送の為のドロップ場所を選択する為のユーザインターフェースの例を示す。幾つかの例では、初期配送場所は、例えば、UAVシステム100によって配送する製品を注文する為のモバイルアプリケーションに住所を入れることによって、ユーザデバイス108を介してユーザによって選択されてもよい。幾つかの実施形態では、ユーザデバイス108は、ユーザが初期配送場所に関する追加情報を提供することを可能にするインターフェースを提示し、UAVシステム100がユーザにとってより便利なドロップ場所を決定することを可能にし得る。例えば、ユーザインターフェース1402は、ユーザが所望の配送エリアを視覚的にスキャンすることを可能にしてもよい。ユーザインターフェース1404は、ユーザが配送エリア内の所望の配送場所を選択することを可能にしてもよい。ユーザインターフェース1406は、ユーザに提案配送エリアを提供してもよい。ユーザインターフェース1402、1404、及び1406の各々は、ユーザデバイス108のディスプレイを使用して表示されてよく、夫々、ユーザが所望の配送エリアをスキャンすること、所望の配送エリアを選択することを可能にして、配送エリアを提案してもよい。ユーザインターフェース1402、1404、及び1406を介して受信された入力は、ユーザへのペイロードの配送を完了する為にUAVシステム100に通信されてもよい。
図15は、本明細書に記載の実施例における様々な実施形態を実施する為の例示的なコンピュータシステム1500の模式図である。コンピュータシステム1500は、顧客デバイス108(図1の)を実装する為に使用されてもよいし、制御システム114及び制御システム116の1つ又は複数のコンポーネントに統合されてもよい。例えば、飛行計画器122及び/又は経路計画器138は、図15に示すコンピュータシステム1500のコンポーネントの内の1つ又は複数を含み得る。コンピュータシステム1500は、図1~14に開示されたコンポーネント又は動作の内の1つ又は複数を実装又は実行する為に使用される。図15において、コンピュータシステム1500は、1つ又は複数の処理要素1502、入/出力インターフェース1504、ディスプレイ1506、1つ又は複数のメモリコンポーネント1508、ネットワークインターフェース1510、及び1つ又は複数の外部デバイス1512を含み得る。様々なコンポーネントの各々は、1つ又は複数のバス、有線又は無線ネットワーク等の通信ネットワークを通じて互いに通信してもよい。
処理要素1502は、命令を処理、受信、及び/又は送信することができる任意のタイプの電子デバイスであり得る。例えば、処理要素1502は、中央処理装置、マイクロプロセッサ、プロセッサ、又はマイクロコントローラであってもよい。更に、コンピュータ1500の幾つかのコンポーネントは、第1のプロセッサによって制御されてもよく、他のコンポーネントは、第2のプロセッサによって制御されてもよく、この場合、第1と第2のプロセッサは、互いに通信していても又はしていなくてもよいことに留意されたい。
メモリコンポーネント1508は、コンピュータ1500によって、処理要素1502の為の命令の格納、並びにデータの格納の為に使用される。メモリコンポーネント1508は、例えば、光磁気ストレージ、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、消去可能プログラマブルメモリ、フラッシュメモリ、又は1つ又は複数のタイプのメモリコンポーネントの組み合わせであってよい。
ディスプレイ1506は、顧客デバイス108(図1)のディスプレイのように、ユーザに視覚的フィードバックを提供する。任意選択で、ディスプレイ1506は、ユーザが、顧客デバイス108、飛行計画器122、経路計画器130の種々のコンポーネント、又は本開示に記載の他のコンポーネントを制御、操作、及び較正することを可能にする入力要素として機能し得る。ディスプレイ1506は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、及び/又は他の適切なディスプレイであり得る。ディスプレイ1506が入力として使用される実施形態では、ディスプレイは、容量性タッチセンサ、抵抗性グリッド等の1つ又は複数のタッチ又は入力センサを含み得る。
I/Oインターフェース1504は、ユーザがコンピュータ1500にデータを入力することを可能にすると共に、コンピュータ1500が他のデバイス又はサービス(例えば、AV100、流通センター及び/又は図1の他のコンポーネント)と通信する為の入/出力を提供する。I/Oインターフェース1504は、1つ又は複数の入力ボタン、タッチパッド等を含み得る。
ネットワークインターフェース1510は、コンピュータ1500との間の通信を他のデバイスに提供する。例えば、ネットワークインターフェース1510は、顧客デバイス108が通信ネットワークを介してAV100と通信することを可能にする。ネットワークインターフェース1510は、WiFi、イーサネット、ブルートゥース(登録商標)等の1つ又は複数の通信プロトコルを含むが、これらに限定されない。又、ネットワークインターフェース1510は、ユニバーサルシリアルバス(USB)ケーブル等の1つ以上のハードワイヤードコンポーネントを含み得る。ネットワークインターフェース1510の構成は、所望の通信のタイプに依存し、WiFi、Bluetooth等を介して通信するように変更されてもよい。
外部デバイス1512は、コンピューティングデバイス1500に様々な入力を提供する為に使用され得る1つ又は複数のデバイスであり、例えば、マウス、マイク、キーボード、トラックパッド等である。外部デバイス1512は、ローカル又はリモートであってもよく、所望に応じて変化し得る。幾つかの例では、外部デバイス1512は又、1つ又は複数の追加のセンサを含み得る。
前述の説明は、広範な適用を有する。例えば、本明細書に開示された例は中央通信システムを主眼とし得るが、本明細書に開示された概念は、分散型、中央若しくは分散型システム、又はクラウドシステム等の他のシステムにも同様に適用され得ることを理解されたい。従って、本開示は、様々なシステム及び方法の例を提供することのみを意図しており、請求項を含む本開示の範囲がこれらの例に限定されることを示唆することは意図していない。
本明細書に記載の技術は、1つ又は複数のシステムにおける論理演算及び/又はモジュールとして実装されてもよい。論理演算は、1つ又は複数のコンピュータシステムで実行されるソフトウェアプログラムによって指示されるプロセッサ実装ステップのシーケンスとして、及び1つ又は複数のコンピュータシステム内の相互接続された機械又は回路モジュールとして、或いは両方の組合せとして実装され得る。同様に、様々な構成モジュールの説明は、モジュールによって実行される又は効果的な演算の観点から提供され得る。結果として得られる実装態様は、記述された技術を実装する基礎となるシステムの性能要件に依存する、選択の問題である。従って、本明細書に記載された技術の実施形態を構成する論理演算は、演算、ステップ、オブジェクト、又はモジュールとして様々に言及される。更に、論理演算は、明示的にそうでないと主張され無い限り、又は特定の順序が請求項の言語によって本質的に必要とされ無い限り、任意の順序で実行され得ることを理解されたい。
幾つかの実施態様では、製品は、手続き型オペレーションを実施する為にコンピュータシステム上のオペレーションのインスタンス化を引き起こす、コンピュータプログラム製品として提供される。コンピュータプログラム製品の1つの実施態様は、コンピュータシステムによって読み取り可能で、コンピュータプログラムを符号化する非一時的コンピュータプログラム記憶媒体を提供する。更に、説明された技術は、パーソナルコンピュータから独立した特殊用途のデバイスに採用され得ることを理解されたい。
他の実施例及び実装態様は、本開示及び添付の請求項の範囲及び趣旨内である。例えば、機能を実装する機構は、機能の一部が異なる物理的位置で実装されるように分散されることを含めて、様々な位置に物理的に配置され得る。従って、本明細書に記載された特定の実施例の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示される。それらは、網羅的であること、又は開示された厳密な形態に実施例を限定することを目的としていない。上記の教示に鑑みて、多くの修正及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。
100 UAVシステム
102 主ビークル
104 二次ビークル
106 オリジン
108 顧客デバイス
110 ネットワーク
114、116 制御システム
118 通信システム
120 センサシステム
122 飛行計画器
124 飛行制御器
126 アクチュエータ制御部
128 推進制御部
130 ペイロード管理部
132 安全システム
134 通信システム
135 推進制御部
136 センサシステム
137 飛行制御器
138 経路計画器
139 安全システム
140 アクチュエータ制御部
142 ペイロード管理部
144 ドロップ場所
148 推進システム
150 本体
152 制御機能部
160 初期配送場所
202 主UAV
203 胴体
204 尾部
205 固定翼
206a、206b サイドロータ支持体
207 サイドロータ
220 従属ビークル
230 本体
232 ペイロード保持領域
233 前壁部分
234 後壁部分
235a、235b 側壁部分
237 第1のペイロード面
238 側部スラスタキャビティ
239 スラスタパネル係合機能部
240 第2のペイロード面
241 制御器キャビティ
242 後部スラスタケージ
243 吸気格子
244 バンド
247a 第3ペイロード面
247b 第4ペイロード面
250 積載口
251 積載口リム
252 配送口
254 積載カバー
255 カバー部分
256 リップ部分
257 ヒンジ
258 閉鎖機能部
260 配送カバー
260a、260b 扉
261a 底部パネル
262a 側部パネル
280 バンパー
1402、1404、1406 ユーザインターフェース
1500 コンピュータシステム
1502 処理要素
1504 入/出力インターフェース
1506 ディスプレイ
1508 メモリコンポーネント
1510 ネットワークインターフェース
1512 外部デバイス

Claims (25)

  1. 製品を配送する為の方法であって、
    第1の無人空中ビークルを配送場所の閾値距離内に位置決めするステップと、
    前記第1の無人空中ビークルが前記閾値距離内に入ると、前記第1の無人空中ビークルから第2の無人ビークルを解放するステップと、
    前記第2の無人ビークルを前記配送場所に到達させるステップと、
    配送機構を作動させて、前記製品を前記第2の無人ビークルから解放し、前記製品を前記配送場所に配送するステップと、を含む方法。
  2. 前記第2の無人ビークルを前記配送場所に到達させるステップが更に、前記第2の無人ビークルを能動的に操縦することを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2の無人ビークルを能動的に操縦することが、
    前記第1の無人ビークルの位置、速度、又は方位の少なくとも1つを変化させることによって、前記第2の無人ビークルの位置、速度、又は方位の少なくとも1つを変化させること、又は、
    前記第2の無人ビークルの操縦機構を作動させて前記第2の無人ビークルの位置、速度、又は方位を直接変化させること、の内の少なくとも1つを含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記操縦機構は、前記第2の無人ビークルに結合された少なくとも1つのスラスタを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記第2の無人ビークルを前記配送場所に到達させるステップは、前記配送場所の風特性又は前記配送場所に対する前記第1の無人空中ビークルの位置の内の少なくとも1つに基づいて、前記第1の無人空中ビークルからの前記第2の無人ビークルの一旦の解放を、選択的に時機調整することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記第2の無人ビークルは、前記第1の無人空中ビークルに結合されている、請求項1に記載の方法。
  7. 前記第2の無人ビークルは、機械式接続を介して前記第1の無人ビークルに解放可能に結合される、請求項6に記載の方法。
  8. 前記製品が配送された後で、前記第2の無人ビークルを前記第1の無人空中ビークルに引き戻すことを更に含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記第2の無人ビークルを前記第1の無人空中ビークル内に位置決めするステップは、リトラクション機構を操作して、前記第2の無人ビークルを前記第1の無人空中ビークル内の区画に物理的に誘導することを含む、請求項8に記載の方法。
  10. 前記第2の無人ビークルは、前記第1の無人空中ビークルによって、且つ、前記第1の無人空中ビークルに対して相対的に操縦可能である、請求項1に記載の方法。
  11. 更に、前記配送場所において、又は前記配送場所に隣接する地表面に沿って、前記第2の無人ビークルを解放するステップと、
    前記第2の無人ビークルを前記地表面上で或る距離分移動させるステップと、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  12. 空中位置から製品を配送する配送デバイスであって、
    ペイロード保持領域を規定する本体と、
    前記本体を主ビークルに結合するように構成されたカップリング機構と、
    前記本体の飛行特性を変更するように構成された制御機能部と、
    を備えた配送デバイス。
  13. 前記本体は、前記ペイロード保持領域を覆う配送カバーを備え、前記配送カバーの閉位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス不能であり、前記配送カバーの開位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス可能である、請求項12に記載の配送デバイス。
  14. 前記本体は、前記ペイロード保持領域を覆う積載カバーを備え、前記積載カバーの閉位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス不能であり、前記積載カバーの開位置では、前記ペイロード保持領域は前記本体の外面からアクセス可能である、請求項13に記載の配送デバイス。
  15. 前記積載カバーは、前記本体の外面の積載口上に延在し、前記配送カバーは、前記積載口の反対側の前記本体の外面の配送口上に延在し、前記配送口は前記積載口よりも大きい、請求項14に記載の配送デバイス。
  16. 前記本体の少なくとも一部の周囲に延在するバンパーを更に備え、前記バンパーは、前記本体の少なくとも一部によって経験される衝撃力を低減する、請求項12に記載の配送デバイス。
  17. 前記操縦機構及び前記主ビークルと電気的に通信するコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記操縦機構を作動させ制御する、請求項12に記載の配送デバイス。
  18. 前記カップリング機構は、前記主ビークルによって前記カップリング機構に及ぼされる力に応答して前記本体を操作するように構成されている、請求項12に記載の配送デバイス。
  19. 前記カップリング機構は、前記主ビークルの動きに基づいて前記本体を導くように作用する、請求項18に記載の配送デバイス。
  20. システムであって、
    主無人空中ビークルと、
    前記主無人空中ビークルに結合された従属無人空中ビークルとを備え、前記主無人空中ビークルは、前記従属無人空中ビークルのマクロ位置を調整するように構成され、前記従属無人空中ビークルは、前記マクロ位置とは別に前記従属無人空中ビークルのミクロ位置を調整するように構成される、システム。
  21. 前記主無人空中ビークルは、前記従属無人空中ビークル上の機械的カップリングに加えられる力に変換する飛行特性の変化を生成することによって、前記従属無人空中ビークルのマクロ位置を操作する、請求項20に記載のシステム。
  22. 前記従属無人空中ビークルは、前記従属無人空中ビークルの速度又は方位を変更する為の操縦機構を備える、請求項20に記載のシステム。
  23. 前記主無人空中ビークルを前記従属無人空中ビークルに機械的にカップリングするテザーを更に備える、請求項20に記載のシステム。
  24. 前記従属無人空中ビークルは、前記テザーを介して前記主無人空中ビークルと電子的及び/又は通信的に結合される、請求項23に記載のシステム。
  25. 前記テザーは、前記従属無人空中ビークルとの多点アタッチメントを規定するブライドルを備えている、請求項23に記載のシステム。

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